Tvoje dobrodružství v robotice Jsi programátor

Transkript

1 Tvoje dobrodružství v robotice Jsi programátor Zábavná robotika pro budoucí vynálezce strana 1

2 Obsah Úvod...3 Začínáme...4 Instalace programu EdWare...6 Seznamte se s EdWare...8 Ikony programu EdWare...9 EdVenture 1 Rozblikejte LED diody...10 EdVenture 2 Píp! Píp!...12 EdVenture 3 Roboti umí také hrát hudbu!...13 EdVenture 4 Pojďme se rozhýbat...14 EdVenture 5 Co dělat, když.je?...15 EdVenture 6 Jakýpak spěch? Počkejte!...16 EdVenture 7 Dávejte pozor překážka!...17 Nastavte citlivost detekce překážek...18 EdVenture 8 Převezměte řízení!...19 Čárové kódy pro TV dálkový ovladač...20 EdVenture 9 Změna je dobrá, pojďme k proměnným!...22 EdVenture 10 Robotí komunikace...24 A co dál? strana 2

3 Úvod Edison je váš nový robotický kamarád, který vás zábavným a interaktivním způsobem něco naučí o elektronice, programování a robotice. Robot je vybaven vstupy (senzory, čidly) a výstupy (motory, svítivkami LED a bzučákem) potřebnými k vašemu zasvěcení do úžasného světa robotiky. To je skvělé, ale co je to robotika? Na tuto otázku není jednoduchá odpověď. Edisonův tvůrce, Brenton O Brien říká: Robot je stroj, který umí fungovat samostatně. To znamená, že robot umí sám myslet, nebo se rozhodovat a chovat se podle těchto rozhodnutí. Mnoho dalších lidí má různé definice, ale nám se líbí tahle, protože je jasná a zřetelná a týká se toho, co se zde chystáte naučit. Edison je kompatibilní se stavebnicí LEGO Robotika by nebyla možná bez elektroniky, takže i Edison má svou vlastní elektroniku, kterou můžete vidět přes jeho průhledný kryt. Naleznete tam rezistory (lidově odpory ), kondenzátory, tranzistory, motory a mnohem více, ale tou nejdůležitější elektronickou částí je Edisonův mikroprocesor. Edisonův mikroprocesor Freescale 8-bit MC9S08PA8VLC Mikroprocesor slouží jako Edisonův mozek. Je to součástka, kde se odehrává jeho veškeré myšlení. Edisonův mikroprocesor je velice podobný čipu procesoru uvnitř počítače, pouze je mnohem menší. A stejně jako počítač má také Edisonův mikroprocesor programy. Tyto programy umožňují Edisonovi dělat rozhodnutí a myslet sám za sebe. Nejúžasnější u Edisona je to, že se vy sami budete učit psát programy! Můžete Edisonovi říct, jak má myslet, chovat se a reagovat na okolí. Programování Edisona je překvapivě snadné. Zde je ukázka programu, který nastaví Edisona tak, aby následoval černou čáru. strana 3

4 Začínáme Než budeme moci využít robota Edisona, musíme si připravit pár věcí. 1. Uveďte Edisona do provozu 2. Seznamte se s Edisonem 3. Nainstalujte Edisonův software EdWare 4. Stažením testovacího programu zkontrolujte, zda vše funguje Uvedení Edisona do provozu Otevřete přihrádku na baterie a vyjměte programovací kabel. Nyní vložte 4 baterie velikosti AAA (tzv. mikrotužka). Podívejte se na obrázek a ověřte, že baterie jsou správně vloženy a zaklapněte kryt na baterie. Pokud jste to ještě neudělali, natáhněte na kola Edisona pneumatiky. Ujistěte se, zda jsou baterie vloženy správně Zapněte Edisona přesunutím vypínače napájení do polohy zapnuto (ON nebo ❶). Červené LED Edisona nyní začnou blikat. Edison je připraven k jízdě! Posuňte vypínač směrem na ON či ( I ) strana 4

5 Seznamujeme se s Edisonem Abyste mohli Edisona používat, musíte vědět, kde jsou všechny senzory a co dělají jeho tři tlačítka. Podívejte se na další obrázek. Když budete procházet dalšími částmi dobrodružství, možná se sem budete muset vrátit a znovu se na tento obrázek podívat. Kuul llaat téé tlt llaaččí íítkkoo ppr roo zzáázznnaam SSt toopp tlt llaaččí íít tkkoo TTl llaaččí íítkkoo ppr roo jjí jíízzdduu PPr raavváá ččeer rvveennáá LLEED PPr raavváá iinnf i fraa LLEED PPr raavvéé ssvvěět teel llnnéé čči iiddl lloo Bzzuuččáákk // / ddeet teekkt toor r zzvvuukkuu LLeevvéé ssvvěět teel llnnéé čči iiddl lloo LLeevváá iinnf i fraa LLEED LLeevváá ččeer rvveennáá LLEED Poznejte Edisonova čidla a tlačítka Tlačítko pro jízdu (Play) trojúhelník Spustí program Tlačítko Stop čtverec Stiskem zastaví program Tlačítko pro záznam (Record) kulaté 1 stisk = nahrání programu z PC, 3 stisky = načtení čárového kódu jízdou robota Line SSní ímaaccí í čči idlo SSpí ínaačč zzdrroj jee Edisonův snímač pro sledování čáry se skládá ze dvou částí, z červené LED a světelného čidla. Červená LED dioda osvětluje povrch. Je-li povrch bílý, odráží dostatek světla, a proto světelný senzor přečte vysokou intenzitu signálu. Je-li povrch černý, neodráží dostatek světla, a proto světelný senzor přečte nízkou intenzitu. Spínač zdroje a čidlo pro sledování čáry EdComm kablík se používá pro nahrávání vašich vlastních programů do Edisona. Zapojuje se do zdířky pro sluchátka v počítači nebo tabletu EdComm kablík k přenosu programu strana 5

6 Instalace programu EdWare Programovací software EdWare je k dispozici pro Windows, Mac, Linux, ios, Android a Raspberry Pi. Na adrese meetedison.com/downloads získáte instalační soubory a návod, jak nainstalovat EdWare pro váš operační systém. *) V operačních systémech Windows musí být zakázána zvuková vylepšení. Postupujte podle následujících kroků a zakažte všechna vylepšení Jak zakázat všechna vylepšení ve Windows 7 *) Pozn. př.: V krátké době bude tento program dostupný i bez instalace do počítače a bude pracovat ve webovém prohlížeči. Informace hledejte na Natažení testovacího programu do Edisona Po nainstalovaní EdWare otevřete z prostřední EdWare testovací program (příkaz Open). Název souboru: TestProgram.edw (Umístění ve Windows je C:\Program Files\EdWare\My Programs platí pro 32 bitové systémy Windows) Testovací program vypadá takto: Testovací program strana 6

7 Nyní nahrajeme (stáhneme, download) tento testovací program do robota. Připojte kabel EdComm do konektoru pro sluchátka na počítači nebo tabletu a zvyšte hlasitost naplno. (Zvuková vylepšení musí být zakázána, návod viz předchozí strana.) Zapojte druhý konec kabelu EdComm do Edisona podle obrázku. Pro nahrání testovacího programu do robota postupujte takto: 1. Na Edisonovi jednou stiskněte kulaté tlačítko pro záznam. 2. V EdWare stiskněte tlačítko Program Edison" a potom Start Download" *) Pozn.: Názvy tlačítek na obrazovce platí pro anglickou verzi programu. 3. Na Edisonovi jednou stiskněte trojúhelníkové tlačítko pro spuštění programu (pro jízdu) Edison bude nyní vykonávat testovací program, bude se točit doleva a doprava, blikat světly a pípat. strana 7

8 Seznamte se s EdWare Než se dostaneme k našim EdVentures, pojďme si udělat rychlou prohlídku EdWare. Zde je obrázek, jak vypadá EdWare pro Windows. EdWare pro ostatní operační systémy vypadá velmi podobně. Ikony Oblast programu Ikona je vybrána a může být upravována Jednoduchý program se dvěma ikonami Vlastnosti ikony Nápověda k ikoně Proměnné Chcete-li začít programovat, postupně uchopte ikony z palety na levé straně a přetáhněte je do programové oblasti. Umístěte přetažené ikony mezi ikonu "start" a ikonu "end" (konec). Vyberte některou ikonu a upravte její nastavení v poli vlastnosti ikony, abyste určili, jak bude Edison na tuto ikonu reagovat. Text nápovědy je vodítkem při programování. Vše, co potřebujete vědět o dané ikoně, najdete zde. Sekce proměnných je místo, kde si můžete vytvořit a zobrazit malé kousky Edisonovy paměti. Více se o tom dozvíte později! strana 8

9 Ikony programu EdWare V programu EdWare se používají čtyři hlavní typy ikon. Jsou to: řídící ikony (červené) control ikony pro čtení (modré) read datové ikony (zelené) data ikony řízení toku/průběhu programuj (žluté) flow V této příručce EdBook2 použijeme téměř každou ikonu alespoň jednou. Některé z pokročilejších ikon, jako jsou například ikony pro čtení, budou obsaženy v dalších příručkách EdBooks. Více informací o všech ikonách najdete v programovacím manuálu EdWare. strana 9

10 EdVenture 1 Rozblikejte LED diody Jednoduchá programová smyčka ( loop ) k rozblikání levé LED diody Tradičně první napsaný program je program pro rozblikání LED světla. Je to velmi jednoduchý program, a jak název napovídá, tento program zapne a vypne LED světlo. Nejprve začneme levou LED diodou (světlem). (Je to Left_LED v políčku Control). Přetáhněte ikony a vytvořte program znázorněný na obrázku, potom klikněte na každou ikonu a nastavte její okénko vlastnosti ( properties box ), jak je také znázorněno na obrázku. Jak program pracuje Edisonův mikropočítač (mozek) vykonává činnosti jednotlivých ikon v pořadí označeném šipkami počínaje ikonou Start. Pojďme sledovat kroky výše uvedeného programu. Krok 1: Program začíná na ikoně start (začátek) Krok 2: Program následuje šipku z horní části ikony start loop (začátek smyčky) Krok 3: Dioda LED se rozsvítí pomocí první ikony flash LED (LED Setting: On strana 10

11 Krok 4: Na ikoně event wait (čekání) program počká 0,5 sekundy (dioda LED bude po tuto dobu svítit) Krok 5: Dioda LED se vypne (zhasne) druhou ikonou flash LED (LED Setting: Off Krok 6: Na ikoně event wait (čekání) program počká 0,5 sekundy (dioda LED bude po tuto dobu zhasnutá) Krok 7: Co se stane zde, je velmi důležité! Když program dojde na ikonu loop end (konec smyčky), bude pokračovat po šipce dolů na ikonu loop start (začátek smyčky) a nikoliv na ikonu end (konec). To je proto, že ikona loop start (začátek smyčky) je nastaven na hodnotu "Loop forever" (nekonečná smyčka; dělej smyčku pořád). Program proto opět přejde na první ikonu flash LED, která rozsvítí diodu LED. Potom už následují stejné kroky, které jsou popsány výše. To se bude opakovat donekonečna, nebo alespoň do té doby, než se vybijí baterie! (Inu, my taky můžeme vypnout robota Edisona ručně.) Stáhněte a spusťte Zapojte EdComm kabel mezi Edisona a zdířku pro sluchátka na svém počítači. Klikněte na Program Edison (tlačítko programování), potom klikněte jedenkrát na (kulaté) tlačítko nahrávání record. A nyní klikněte na tlačítko Start Download (Start stahování). Stiskněte tlačítko Play (ve tvaru trojúhelníku) a levá dioda LED se zapne a vypne; blikne. Blahopřejeme! Napsali a natáhli jste svůj první Edisonův program. Pokus Zkuste si upravit dobu prodlevy a přidat další ikony flash LED, např. pro ovládání pravé diody LED. Dokážete udělat parádní blikající světelné představení? Edisonovy informace LED je zkratka slov Light Emitting Diode (Dioda Emitující Světlo) Na rozdíl od původní žárovky, kterou vynalezl Thomas Edison (zde není žádný přímý vztah k vašemu robotu Edisonovi), dioda LED nemá žádné vlákno nebo speciální vodič, který by vyráběl světlo, když jím prochází elektřina. Místo toho dioda LED používá pokročilý polovodičový materiál podobný tomu, jaký najdete uvnitř počítačových čipů. Diody LED jsou lepší než tradiční žárovky, protože déle vydrží, jsou odolnější a spotřebovávají mnohem méně energie. Takže příště, až dostanete skvělý nápad, nemyslete na obyčejnou žárovku, ale přemýšlejte o diodě nebo o žárovce LED! strana 11

12 EdVenture 2 Píp! Píp! Přidejte zvuk do výše uvedeného programu Přetáhněte ikonu play beep (přehrát pípnutí) a umístěte ji tak, jak je znázorněno níže. Pípnutí zazní na krátkých 50 milisekund (0,05 sekundy). U této ikony nejsou žádná nastavení jejích vlastností. [Pozn. V obrázku je chyba najdete ji?] Jak program funguje Stejně jako v předchozí případě, program prochází stále dokola ve smyčce všemi ikonami; tato varianta se liší pouze v tom, že když se rozsvítí LED dioda, zazní pípnutí. Pokus Zkuste přidat více play beep ikon, změnit dobu prodlevy a přidat více flash LED ikon. A teď si můžete do své parádní blikající světelné show přidat i zvuk! Edisonovy informace Reproduktory vytváří zvuk přeměnou elektrických signálů na malé pohyby membrány dopředu a dozadu. Tyto malé pohyby způsobují malé rychlé změny v tlaku vzduchu, které nazýváme zvukem. Edison má trochu jiný typ reproduktoru, než který najdete u typického rádia. Edisonův reproduktor se nazývá piezoměnič. Výhodou piezoměničů je, že spotřebovávají velmi malé množství energie, jsou levné a mohou snadno pracovat obráceně a přeměňovat zvuk na elektrický signál. Na tuto přeměnu se podíváme znovu, až se dostaneme k tomu, jak Edison reaguje na zvuk. strana 12

13 EdVenture 3 Roboti umí také hrát hudbu! Zahrajme si melodii Edisonův malý piezoměnič (reproduktor) může vydávat různé hudební tóny. Ty jsou snadno naprogramovatelné pomocí ikony play music (přehrávej hudbu). Začněte tím, že si vytvoříte následující program. Melodie ( Tune string ) v první ikoně play music je: c7c7g7r7f2e2d2o7o7g7r7f3e3d3o7o7 Melodie ( Tune string ) ve druhé ikoně play music je: g7r7f3e3f3d7d7 Jak program funguje Ikona play music (přehrávej hudbu) obsahuje tune string (řetězec melodie o tomto více viz níže) a ikona event wait (událost čekání) čeká, dokud se melodie nepřehraje celá. Další ikona play music a ikona event wait udělají totéž. Dvě ikony jsou tady proto, protože do jedné ikony se nevejde celá melodie. Uhodneš, co je to za melodii? Řetězec melodie ( tune string ) vypadá takto: "ndndndndndnd... ", kde n je tón podle tabulky níže a "d" je délka tónu v rozsahu 0-7 (jsou to dvacetiny sekundy. Na jednu ikonu play music je limit 16 párů značek (tedy ikona může obsahovat max. 16 tónů kombinací tón+doba tónu). Znak Tón Znak Tón Znak Tón m A, 6th octave d D g G M A# D D# G G# n B (česky H) e E a A c C, 7th octave f F A A# C C# F F# b B (česky H) strana 13

14 EdVenture 4 Pojďme se rozhýbat Jezděte s Edisonem podle vzoru Edison má kola, tak je pojďme používat! Přetáhněte dvě ikony dual drive (dvojité řízení) a dvě ikony event wait (prodlevy mezi akcemi) a uspořádejte je tak, jak je znázorněno níže. Nyní nastavte čtyři pole vlastností ( properties boxes ) podle zobrazeného nastavení. Jak program funguje Ikony dual drive ovládají oba motory, které otáčí oběma koly. První ikona dual drive je nastavena na "Forward" (vpřed) a na rychlost 5 (poloviční rychlost, Speed). Následující ikona event wait (čekání mezi akcemi) je nastavena na dobu 1 sekundy, takže program zde čeká po dobu 1 sekundy. Zatímco program čeká, Edison jede kupředu. Další ikona dual drive změní směr; Edison se otáčí doprava při rychlosti 10 (plná rychlost). Poslední ikona event wait čeká po dobu 2 sekund a zatímco program čeká, Edison jezdí pořád dokola. Jakmile 2 sekundy vyprší, program přejde na ikonu end (konec) a zastaví se. Pokus Toto je velice jednoduchý program, kterým přimějete Edisona k jízdě. Doporučujeme vám přidat více ikon dual drive (duální pohon) a ikon event wait a sami uvidíte, co dokáže Edison. Naučíte ho tancovat? Úkol Pomocí LEGO kostek sestavte krátké bludiště pro Edisona, aby jím mohl projet. Potom napište program, který ho nechá bludištěm projet, aniž by narážel do stran. Edisonovy informace Existuje mnoho druhů pohonných systémů robotů, některé z nich mohou dokonce chodit. Edisonův pohonný systém se nazývá "diferenciální pohon" a ten patří mezi nejběžnější systémy, které roboti používají. To je proto, že umožňuje pohyb robota v jakémkoliv směru, a přitom je k jízdě zapotřebí jen velmi málo mechanických součástek. strana 14

15 EdVenture 5 Co dělat, když.je? Dejte Edisonovi moc, aby se mohl sám rozhodovat V úvodu se uvádí, že robot může myslet nebo se sám rozhodovat a jednat podle těchto rozhodnutí. Nyní se podíváme, jak se toto dělá použitím ikony IF (když; když.je). Vytvořte si tento program a stáhněte si ho do Edisona. Umístěte robota vedle silné černé čáry na bílém povrchu a stiskněte tlačítko play (spuštění), robot začne sledovat čáru. Jak program funguje První věc, kterou program udělá, je že zapne LED detektor čáry pomocí ikony line tracker (sledovač čáry). Hned potom program přejde do nekonečné smyčky ( Loop forever ). V této smyčce je nejdůležitější ikona IF line (když.je tam čára). Ikona IF line vlastně zadá dotaz: Je detektor čáry ( line tracker ) nad odrazivou plochou (bílá)? Pokud zní odpověď ANO, pak program následuje zafajfkovanou cestu od ikony IF line (viz fajfka v zeleném kroužku). Ikona dual drive (duální pohon) otočí Edisona doprava, to ho vede na černou linku. Ale pokud odpověď zní NE, pak program následuje spodní cestu s křížkem od ikony IF line (viz křížek v červeném kroužku). Tato ikona dual drive otočí Edisona doleva a Edison pojede mimo černou linku. Program pak prochází ve smyčce ( loop ) všechny ikony stále dokola. Edison je v neustálém boji sám se sebou. Když je na čáře, chce se dostat mimo ni a když je mimo čáru, chce se dostat zpátky. Kolíbavým pohybem se posunuje podél čáry vpřed. Edisonovy informace Tento program je velmi jednoduchý, ale ukazuje princip umělého rozhodování (inteligence). Vědci stále ještě úplně nepochopili, jak funguje lidský mozek, a proto používají počítače k vysvětlení svých výsledků. Myslíte si, že váš mozek je obří počítač? strana 15

16 EdVenture 6 Jakýpak spěch? Počkejte! Seznamte se s event wait (ikonou pro čekání) Edison může čekat ještě na něco jiného, než je jen prosté čekání po určitou dobu; může čekat, až dojde k určité události ( even happens ) předtím, než bude pokračovat ve vašem programu. Níže nakreslený program využívá Edisonovo čidlo zvuku k detekci tlesknutí. Jak program funguje Opět zde máme smyčku ( loop ), kterou byste již měli znát. První ikona ve smyčce ( loop ) je ikona čekání ( event wait ) a je nastavena k čekání, dokud nedojde k detekci tlesknutí. Program zde proto počká, dokud nedetekuje tlesknutí. Jakmile se to stane, program přejde na ikony ( Flash LED ), zapne pravou ( right ) a levou ( left ) diodu LED a dojde k další ikoně event wait se stejnými parametry jako předchozí event wait. Když je detekováno další tlesknutí, program přejde na ikony ( Flash LED ) s nastavením na vypnutí pravé ( right ) a levé ( left) diody LED, od tohoto bodu se program bude opakovat. Důležité! Běžící motorky robota dělají velký hluk a tak zabraňují řádnému fungování senzoru detekce zvuku tlesknutí, takže když se Edison pohybuje, není možné rozpoznat tlesknutí. Edisonovy informace Jak již bylo zmíněno dříve, Edison používá elektronickou součástku nazývanou piezoměnič, který vytváří zvuk nebo detekuje tlesknutí. Piezoměniče mají dvě destičky, které jsou od sebe odděleny tenkou keramickou vrstvou. Když je elektrický signál přiveden na destičky, začnou se destičky hýbat, což vytvoří zvuk. A naopak, je-li přiveden zvuk nebo vibrace na destičky, vytváří se zde elektrický signál. Název piezo pochází z řečtiny a znamená stisknout a transduktor (převodník, snímač, měnič) je cokoliv, co přemění jednu formu energie na jinou (tj. zde měníme zvukovou energii na elektrickou energii a elektrickou energii na zvukovou energii). strana 16

17 EdVenture 7 Dávejte pozor překážka! Naučte Edisona, aby se sám pohyboval Edison je vybaven detektorem překážek, takže může vidět překážky v cestě a vyhnout se jim. Zde je ukázka jednoduchého programu, který toto dokáže. Jak program funguje Než program vstoupí do nekonečné smyčky ( loop forever ), zapne se Edisonův systém detekce překážek. Edison nyní vysílá infračervené (IR) světlo ze dvou světelných diod (LED), jedna je na levé a jedna na pravé straně. Mezi těmito dvěma diodami LED je infračervený (IR) senzor. Senzor zjistí, kdy se IR odráží od překážky. V případě, že se IR světlo odráží od levé LED diody, pak je překážka na levé straně. V případě, že se IR odráží od pravé LED, pak je překážka na pravé straně. Ikona IF obstacle se zeptá; Byla detekována nějaká překážka? Je-li odpověď NE, pak je vybrána spodní cesta (křížek v červeném kolečku) a Edison pojede rovně. Je-li odpověď Ano, je vybrána horní cesta (fajfka v zeleném kolečku) a Edison se otočí po dobu 0.1 sekundy (100 milisekund) doleva. Viz následující strana o kalibraci. Pokus Zkuste detekovat překážky na levé a pravé straně. Zjisti, zda-li můžeš přidat vice ikon IF obstacle a otočit Edisona doleva, aby se vyhnul překážkám napravo a otočit ho doprava, aby se vyhnul překážkám nalevo. Edisonovy informace Jsem si jist, že jste již viděli robotické vysavače; ano, i ony používají stejný IR systém, který používá Edison pro detekci překážek. Některý model má dva takové systémy, jeden senzor se používá stejně jako u Edisona k detekci překážek, a ten druhý se používá jako detektor hloubky a divá se před robota na zem, aby se zajistilo, že robot nespadne ze schodů. strana 17

18 Nastavte citlivost detekce překážek Můžete také nastavit citlivost Edisonova systému detekce překážek. Pokud detekci nastavíte na větší citlivost, Edison může detekovat vzdálenější překážky, a pokud detekci nastavíte na nižší citlivost, budou se detekovat pouze velmi blízké překážky. 1. Sejmutí čárového kódu 1. Umístěte Edisona vpravo od čárového kódu 2. Stiskněte kulaté tlačítko záznam 3 krát 3. Edison pojede dopředu a naskenuje čárový kód Čárový kód nastavení citlivosti detekce překážek 2. Nastavení maximální citlivosti Odstraňte před Edisonem všechny překážky. Nejdříve naskenujte výše uvedený čárový kód, potom stiskněte tlačítko play (trojůhelník). Edison je teď v režimu kalibrace. Citlivost vlevo se nastavuje/kalibruje jako první. 1. Opakovaně stiskněte tlačítko play (trojúhelník), které zvyšuje citlivost, až se levá červená dioda LED rozbliká. 2. Opakovaně stiskněte kulaté tlačítko nahrávání, které snižuje citlivost, dokud LED zcela nepřestane blikat. 3. Stiskněte tlačítko stop (čtverec) pro kalibraci na pravé straně. 4. Opakovaně stiskněte tlačítko play, až se na pravé straně rozbliká červená LED. 5. Nyní opakovaně stiskněte kulaté tlačítko nahrávání, dokud LED zcela nepřestane blikat. 6. Stiskněte tlačítko stop a kalibrace je dokončena. 3. Uživatelské nastavení vlastní citlivost Můžete nastavit vzdálenost detekce překážky tak, že umístíte překážku před Edisona a opakujete kroky 1 až strana 18

19 EdVenture 8 Převezměte řízení! Řiďte, ale vezměte si do ruky dálkový ovladač! Použijte TV nebo DVD dálkový ovladač, abyste mohli ovládat svůj program a hrát Star Wars mačkáním tlačítek na dálkovém ovládání. Napište následující program. Všimněte si, že program používá ikony play music a event wait, které byly popsány v části EdVenture3 této příručky. Připravte se Než začnete programovat Edisona z počítače, přejděte na následující stránku a oskenujte čárový kód #0. Nyní svůj program do Edisona stáhněte. Jak program funguje Program ihned vstoupí do smyčky ( loop ), ale nedostane se moc daleko. Ikona event wait nedovolí programu pokračovat dál, dokud není přijat infračervený kód #0 z TV ovladače. Jakmile je tento kód přijat, program může pokračovat dál a přehraje melodii Star Wars. Edisonovy informace Edison se učí infračervené příkazové signály z vašeho TV/ DVD dálkového ovladače, ukládá je do paměti a když přijme a detekuje nový příkaz, porovná ho s hodnotami ve své paměti. Nalezne-li shodu, aktivuje příslušnou funkci. strana 19

20 Čárové kódy pro TV dálkový ovladač Edison může v programu reagovat na signály z dálkového ovladače TV/DVD. Zde jsou uvedeny čárové kódy s jejich identifikačním číslem (ID) pro použití v Edware (Edisonův software). Všimněte se, že se jedná o přesně stejné čárové kódy, které se používají k dálkovému ovládání jízdy, jen místo názvu akce je uvedena číselná hodnota kódu. (Pozn.: Akce v závorce se netýkají použití kódu v EdWare, jen činí tabulku univerzální pro obojí využití.) 1. Sejmutí čárového kódu 1. Umístěte Edisona vpravo od čárového kódu 2. Stiskněte kulaté tlačítko záznam 3 krát 3. Edison popojede dopředu a naskenuje čárový kód 4. Na svém TV/DVD dálkovém ovladači stiskněte tlačítko, kterým chcete danou funkci ovládat TV/DVD dálkové ovládání, kód #0 (vpřed) TV/DVD dálkové ovládání, kód #1 (vzad) TV/DVD dálkové ovládání, kód #2 (rotace doprava) strana 20

21 TV/DVD dálkové ovládání, kód #3 (rotace doleva) TV/DVD dálkové ovládání, kód #4 (odbočit doprava) TV/DVD dálkové ovládání, kód #5 (odbočit doleva) TV/DVD dálkové ovládání, kód #6 (pípnutí) TV/DVD dálkové ovládání, kód #7 (přehrát melodii) strana 21

22 EdVenture 9 Změna je dobrá, pojďme k proměnným! Edison umí hlídat své věci Edisonovy světelné senzory mohou být použity ke spuštění alarmu. Umístěte Edisona s takto aktivovaným programem do zásuvky stolu, pokud někdo tuto zásuvku otevře a světlo vstoupí dovnitř zásuvky, Edison spustí alarm. Tato funkce může být také využita třeba jako budík pro probuzení budík se spustí denním světlem. Před tím, než se podíváme na to, jak napsat tento program, budete muset pochopit, co je to proměnná ( variable ) a jak ji používat. Proměnná je malá část paměti počítače, která slouží k ukládání dat. Proměnné jsou užitečné tím, že tato data můžeme v průběhu programu programu měnit, právě proto se tomuto místu paměti říká proměnná. Do proměnných se ukládají čísla např. 10, 106, 1482 atd. a umožňují počítačovému programu matematicky počítat to je něco, v čem jsou počítače opravdu velmi dobré. Robot Edison má dva typy proměnných, které se nazývají bajt a slovo. Do proměnné typu bajt lze uložit čísla, které mají rozsah od 0 do 255. Do proměnné typu slovo můžete uložit čísla, která mají rozsah od do Aby se proměnné snadněji používaly, dáme jim jména. To nám lidem pomáhá si pamatovat, jaký druh informací je v nich uložen. V EdWare můžete své proměnné pojmenovat, jak se vám líbí. Některou proměnnou byste mohli pojmenovat třeba Jirka, ale to nemusí být moc užitečné jméno pro zapamatování, jaký druh informací je uložen v proměnné Jirka. Lepší jméno by mohlo být Uroven_osvetleni. U takového jména je velmi snadné si vzpomenout, pro jakou proměnnou se používá a jaký druh dat se tam nachází. Nyní, když už víte o proměnných, pojďme jednu proměnnou v EdWare vytvořit pro náš program světelného poplachu (alarmu). Klikněte na tlačítko Přidat proměnnou (Add Variable) v levém horním rohu a vyskočí toto okno: Přidat proměnnou Sem zadejte název proměnné jako Light_Level (nebo Uroven_osvetleni ) a vyberte rozsah proměnné jako +/ (slovo) a nastavte výchozí hodnotu (Initial value) na nulu. Nyní klepněte na tlačítko OK a proměnná bude přidána do tabulky proměnných v pravém dolním rohu. strana 22

23 Nyní můžeme použít tuto proměnnou v našem programu. Napište následující program. Jak program funguje První ikona event wait zde zastaví program na 5 sekund [máte dostatek času stisknout tlačítko play a dát Edisona do zásuvky stolu]. Poté program vstoupí do smyčky ( loop ), ale tentokrát smyčka není nastavena na opakování donekonečna. Uvnitř smyčky, je ikona sense light (detekce světla), která měří intenzitu světla ( light level ) z levého světelného senzoru a zaznamená ji v naší proměnné Light_Level. Program ukončí smyčku ( loop ), když hodnota v naší proměnné Light_Level je větší než (>) 20 [to když někdo otevře zásuvku stolu a světlo osvětlí vnitřek zásuvky a robota]. Když program opustí první smyčku, přejde do druhé smyčky. Tato smyčka je nastavena na nekonečné opakování ( loops forever ) a obsahuje ikonu pípnutí ( beep ). [Spustí se alarm! Je tu vetřelec!] Jen tak pro zábavu Tento program je jen pro zábavu a učení o elektronických systémech a programování. Pokud necháte Edisona zapnutého v zásuvce více jak 20 hodin, způsobí to značné vybití jeho baterií, takže to bohužel není moc praktický poplašný systém. Edisonovy informace Edison má tři různé druhy paměti. 1. Flash Zde jsou uloženy vaše programy. Tato paměť je podobná pevnému disku (harddisku) v počítači a nazývá se také nonvolatile memory je to permanentní paměť, která neztrácí data při vypnutí napájení. Snadno se nahrává a maže, jako USB fleška. 2. EEPROM Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (elektricky mazatelná programovatelná paměť sloužící pouze ke čtení) je paměť, kde je uloženo Edisonovo nastavení a kódy pro IR (infračervené) dálkové ovládání. Tato paměť je také permanentní druh paměti. 3. RAM Random Access Memory je paměť, kde jsou uloženy proměnné ( variables ). Tato paměť patří mezi volatilní paměti, a proto po vypnutí Edisona dochází ke ztrátě obsahu. strana 23

24 EdVenture 10 Robotí komunikace Odrážejte se od hranice bez hranice Robotí roj je, když více robotů pracuje dohromady na vyřešení společného problému. Roboti jsou obvykle malí a sami nejsou příliš inteligentní, ale když jsou v roji (v houfu), mohou zvládnout složité úkoly (vzpomeňte si na mravence, když budují své složité mraveniště). Nejdůležitějším prvkem robotických rojů je komunikace. Bez komunikace mezi roboty by robotí roj nebyl možný. Zde je proto úvod do komunikace mezi roboty. V tomto EdVenture budete potřebovat, alespoň dva Edisony. První robot detekuje hranici zóny a pokaždé, když narazí na hranici, tak to oznámí druhému robotovi. Druhý robot použije tuto informaci k napodobení prvního robota a bude se chovat tak, jako by se odrážel uvnitř neviditelné hranice. Napište následující program pro prvního Edisona (Edison, který bude uvnitř ohraničení). Vytvořte také 8 bitovou proměnnou s názvem Black_Line (Černá_čára) a nastavte její počáteční hodnotu (Initial value) na 1. Jak funguje program 1 První ikona line tracker (sledovač černé čáry) zapne světelné čidlo LED pro sledování čáry ( line tracking sensor LED ). Program pak vstoupí do nekonečné smyčky ( loop forever ). Ikona IF line (když.je čára) v této smyčce zkontroluje stav čidla pro sledování čáry, a je-li povrch bílý (odrážející světlo) pak ikona dual drive (duální pohon) pohání Edisona kupředu rychlostí 4. Je-li povrch černý (neodrážející světlo) pak je obsah proměnné Black_Line (1) vysílán a přenesen do druhého robota. Edison pak couvá doprava po dobu 0.25 sekundy a smyčka se opakuje. strana 24

25 EdPříručka2 - Tvoje dobrodružství v robotice Jsi programátor Rev1.0 Napište následující program pro druhého Edisona (Edison, který je mimo ohraničení). Taky vytvořte 8 bitovou proměnnou Black_Line a nastavte její počáteční hodnotu na 0. Pro větší zábavu můžete naprogramovat tímto programem 2 i třetího, čtvrtého nebo pátého robota Edisona. Jak funguje program 2 Tento program vstoupí přímo do nekonečné smyčky ( loop forever ) a přečte data odeslaná prvním robotem pomocí ikony receive data (příjem dat). Ikona receive data ukádá data do proměnné Black_Line. Ikona IF memory (když.je paměť) zkontroluje, zda se data v proměnné rovnají 1. Pokud tomu tak není (žádný příjem dat od prvního Edisona), pak ikona dual drive pohání Edisona vpřed rychlostí 4. Pokud se data rovnají 1 (první Edison narazil na čáru), pak ikona dual drive způsobí, že Edison couvá doprava po dobu 0.25 sekundy a smyčka se opakuje. Co máme udělat Vytiskněte dráhu na další straně a položte prvního Edisona dovnitř ohraničení. Položte druhého Edisona mimo ohraničení a stiskněte tlačítko play na obou Edisonech. První Edison (s programem 1) uvnitř ohraničení neopustí ovál a druhý (třetí, čtvrtý, pátý) Edison (s programem 2) napodobí každý pohyb prvního Edisona. Pokus Toto je pouze jednoduchý úvod do robotí komunikace. Uměli byste vylepšit tento program a dosáhnout obousměrné komunikace? Co kdyby se první Edison nesměl otočit, dokud by druhý Edison nepotvrdil, že obdržel data? meetedison.com strana 25

26 strana 26

27 EdPříručka2 - Tvoje dobrodružství v robotice Jsi programátor Rev1.0 A co dál? Nyní máte dostatek znalostí k tomu, jak naprogramovat Edisona. Využijte těchto znalostí k vytvoření svých vlastních programů. Tak co si vymyslíte? Pár výzev Uměli byste napsat rychlejší program pro sledování čáry, kterým byste překonali vestavěný program, který se aktivuje čárovým kódem? Jaké triky naučíte Edisona dělat v reakci na vaše tlesknutí? Uměli byste napsat lepší Sumo program, který by překonal ten, který se aktivuje čárovým kódem? EdBook3 (Edisonova příručka 3) V příručce EdBook3 Your EdVenture into Robotics - You re a Builder ( Jsi konstruktér ) můžeš kombinovat Edisona se stavebnicí LEGO a postavit nové vynálezy. LEGO je registrovaná ochranná známka společnosti The LEGO Group meetedison.com strana 27

28 EdPříručka2 - Tvoje dobrodružství v robotice Jsi programátor Rev1.0 meetedison.com strana 28